5月19日晚,美國參議院民主黨領(lǐng)袖舒默公布了經(jīng)修改的兩黨立法,批準(zhǔn)撥款520億美元,在今后5年里大力促進美國半導(dǎo)體芯片的生產(chǎn)和研究。據(jù)路透社報道,該法案包括390億美元的生產(chǎn)和研發(fā)激勵,105億美元的實施計劃,以及國家半導(dǎo)體技術(shù)中心、國家先進封裝制造計劃和其他研發(fā)計劃。
5月19日晚,美國參議院民主黨領(lǐng)袖舒默公布了經(jīng)修改的兩黨立法,批準(zhǔn)撥款520億美元,在今后5年里大力促進美國半導(dǎo)體芯片的生產(chǎn)和研究。
據(jù)路透社報道,該法案包括390億美元的生產(chǎn)和研發(fā)激勵,105億美元的實施計劃,以及國家半導(dǎo)體技術(shù)中心、國家先進封裝制造計劃和其他研發(fā)計劃。此外,法案還包括15億美元的應(yīng)急資金,以幫助西方國家發(fā)展替代中國電信設(shè)備供應(yīng)商華為和中興通訊的設(shè)備,旨在加快美國運營商支持的開放式架構(gòu)模式(OpenRAN)的開發(fā)。
在提交經(jīng)修改的法案后,舒默發(fā)表聲明稱:“這項法案將使美國在半導(dǎo)體等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域超越中國等國,為美國創(chuàng)造高薪就業(yè)機會,并幫助改善我國的經(jīng)濟和國家安全。”該法案還將設(shè)立一個項目,為在美國建造、擴建現(xiàn)代化半導(dǎo)體制造工廠提供財政援助。
毫無疑問,美國在半導(dǎo)體領(lǐng)域下定決心,準(zhǔn)備全力以赴。不僅如此,就在5月12日,微軟、蘋果、AMD、英特爾、ARM、三星、臺積電等公司還共同組成了名為SIAC美國半導(dǎo)體聯(lián)盟——這是美國企業(yè)牽頭組織的又一個高科技企業(yè)聯(lián)盟。以史為鑒,該舉措讓人不由想起1986年成立的美國半導(dǎo)體制造技術(shù)聯(lián)盟Sematech,該聯(lián)盟在與日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)競爭并最終勝出且壟斷全球數(shù)十年中發(fā)揮了非常關(guān)鍵的作用。
美日半導(dǎo)體競爭風(fēng)云往事
眾所周知,美國是半導(dǎo)體技術(shù)的故鄉(xiāng)。早在1959年,仙童公司的Robert Noyce就成功發(fā)明了單片集成電路技術(shù),以半導(dǎo)體硅基材料和集成電路技術(shù)為基礎(chǔ)的芯片就此誕生。此后,美國的產(chǎn)業(yè)也開始進入了以電子、航空航天、核能為代表的第三次工業(yè)革命時代。
在美國芯片業(yè)快速發(fā)展的初期階段,SONY的創(chuàng)始人盛田昭夫于50年代出差美國,并為公司引入晶體管技術(shù)。當(dāng)時,晶體管技術(shù)主要被SONY用來制造收音機,并很快成為爆款。受此影響,其他日本公司也紛紛引入晶體管,開始一窩蜂地制造收音機。
但是,由于日本消費能力有限,大量生產(chǎn)過剩的收音機就被用于出口。1959年,日本僅向美國出口400萬臺收音機,6年之后這一數(shù)字就達到了2400萬臺。然而,美國認(rèn)為這些產(chǎn)品相對低端,對其無法構(gòu)成實質(zhì)性威脅。
轉(zhuǎn)眼,時間來到1970年,IBM 宣布將在新推出的大型機中使用半導(dǎo)體存儲器替代磁芯,這使得在半導(dǎo)體存儲器中占據(jù)重要位置的DRAM內(nèi)存芯片逐漸發(fā)展成為一個規(guī)模巨大的市場。就在美國推出DRAM芯片不久,日本NEC也推出了自己的DRAM 芯片,不過技術(shù)稍遜。就在實力增長的同時,日本芯片產(chǎn)業(yè)危險已至。1972年,美國借口計算器傾銷,拒絕給日本提供核心IC集成電路,之后日企在全球的市場份額急劇下跌。
面對這一變故,日本選擇采用國家隊的模式,成立了”DRAM制法革新”國家項目,即由政府牽頭,聯(lián)合日立、NEC、富士通、三菱、東芝等重要企業(yè),共同籌資737億日元設(shè)立研究所,其中主管部門通產(chǎn)省補助291億日元,占39.5%。在此基礎(chǔ)上,1985年,日本取代美國,成為世界上最大的芯片生產(chǎn)國。
這下,美國終于坐不住了。早在1977年3月,美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(SIA)就得出結(jié)論:日本電子產(chǎn)業(yè)的成功,是在美國傾銷的結(jié)果。而為了保持美國電子產(chǎn)業(yè)的競爭力,美國政府必須介入這次爭端。1982年3月,美國商務(wù)部表示,將調(diào)查日本的芯片商對美國的廉價傾銷。
到了1985年,SIA認(rèn)為,如果政府還不迅速采取嚴(yán)厲措施,整個行業(yè)將在與日本的競爭中逐漸消亡。當(dāng)年6月,SIA向美國貿(mào)易代表辦公室就日本電子產(chǎn)品的傾銷提起了訴訟,這就是著名的301條款。直到1986年9月,兩國簽署了《半導(dǎo)體協(xié)定》,大勢既定。
除了政治上的較勁外,在這一場“戰(zhàn)爭”中,美國產(chǎn)業(yè)界也苦練內(nèi)功。1986年,就在美日《半導(dǎo)體協(xié)定》簽訂的同一年,由聯(lián)邦政府和大多數(shù)美國大型芯片公司共同出資成立了美國半導(dǎo)體制造技術(shù)戰(zhàn)略聯(lián)盟——Sematech。該聯(lián)盟由IBM、英特爾、摩托羅拉、德州儀器、惠普和國家半導(dǎo)體公司等當(dāng)時所有在美國半導(dǎo)體制造業(yè)中居領(lǐng)先地位的企業(yè)組成,計劃每年投入2億美元,專注于包括光刻、熔爐和注入、等離子體蝕刻和沉積在內(nèi)的關(guān)鍵加工技術(shù)的制造設(shè)備和工藝。
最初,Sematech主要研發(fā)半導(dǎo)體制造技術(shù),即如何改進制造流程和更好使用制造設(shè)備,相當(dāng)于臺積電和中芯國際所做的業(yè)務(wù)。但是,Sematech通過密集的行業(yè)調(diào)研和實踐發(fā)現(xiàn),半導(dǎo)體制造技術(shù)的提高很大程度上有賴于制造設(shè)備的改進,而當(dāng)時在研發(fā)新一代光刻機的過程中又遇到了意想不到的困難,這促使Sematech開始重視制造設(shè)備相關(guān)技術(shù) 。到1989年至1990年左右,Sematech開始將研發(fā)重心轉(zhuǎn)向半導(dǎo)體制造設(shè)備 。
Sematech為制造設(shè)備開發(fā)設(shè)立了“聯(lián)合開發(fā)項目”和“設(shè)備改進項目”。
“聯(lián)合開發(fā)項目”由Sematech成員與制造設(shè)備企業(yè)合作,開發(fā)未來半導(dǎo)體制造所需的設(shè)備、 材料、制造流程,如晶圓清洗、缺陷檢測、光學(xué)步進器、化學(xué)氣相沉積等技術(shù)。
“設(shè)備改進項目”主要改進現(xiàn)有半導(dǎo)體制造設(shè)備的性能和可靠性,以適應(yīng)當(dāng)前和未來技術(shù)發(fā)展,降低制造流程成本、設(shè)備制造難度和設(shè)備維修費用。
Sematech總體上非常成功,到了1995年左右,美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已全面恢復(fù)在國際上的競爭力。特別是在半導(dǎo)體制造設(shè)備領(lǐng)域,美國的控制性地位至今無人能撼動。這是在Sematech領(lǐng)導(dǎo)下美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)上下游協(xié)同創(chuàng)新的重要成果。
以史為鑒的對華啟示
當(dāng)然,日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的失敗與美國之間的關(guān)系見仁見智。在下坡路上,日本自身也存在許多問題。
例如,時逢計算機全面崛起階段,但日本的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)一直停留在存儲芯片層次,而未能隨著計算機時代的到來向邏輯處理芯片轉(zhuǎn)型。此外,日本國內(nèi)經(jīng)濟泡沫破裂,導(dǎo)致其國內(nèi)經(jīng)濟陷入全面通縮,元氣大傷。同時,韓國開始走日本路線,用高額補貼支持半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展,并與日本展開競爭。
不過,不論日本如何,美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在國際競爭中最終勝出,歸根結(jié)底還在于做好了自己的事。如今,時代的車輪滾滾向前,又到了新一輪的科技劇變的前夜。
當(dāng)下,產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的時代大潮已至,萬物互聯(lián)的智能時代即將來臨,物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新技術(shù)不斷取得突破,這對芯片提出更高的性能需求。同時,半導(dǎo)體制造這一人類精密制造領(lǐng)域巔峰遇到硅基極限挑戰(zhàn),摩爾定律的放緩似乎預(yù)示著底層架構(gòu)上的芯片性能的再提升已經(jīng)出現(xiàn)瓶頸,而數(shù)據(jù)量的增長卻呈現(xiàn)指數(shù)型的爆發(fā),兩者之間的不匹配勢必會帶來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)上的變革升級。
與此同時,美國芯片行業(yè)壟斷現(xiàn)狀也開始松動。一方面,直至14nm時代,以英特爾為首的美國企業(yè)還尚且可以領(lǐng)先競爭對手一代到兩代。如今,臺積電已經(jīng)量產(chǎn)5nm芯片,而英特爾剛剛量產(chǎn)10nm,這意味著全球最先進的芯片生產(chǎn)線已經(jīng)不在美國。另一方面,目前在美國建造并運營晶圓廠的成本相較海外貴20-40%,這導(dǎo)致美國在全球半導(dǎo)體制造產(chǎn)能中的份額已從1990年的37%降至目前的12%。
此外,自2020年開始,受新冠疫情影響,全球芯片產(chǎn)能出現(xiàn)短缺。受此影響,美國汽車制造商遭遇重大打擊,美國福特汽車此前就已經(jīng)表示第二季的產(chǎn)量可能會減半。同時,美國汽車業(yè)團體已經(jīng)敦促拜登政府采取措施,以保障車廠的芯片供應(yīng)。
不僅如此,包括蘋果在內(nèi)的科技企業(yè)也受到較大影響。蘋果公司上個月表示,由于芯片短缺,在截至6月的這個季度將損失30億至40億美元銷售額。
在此基礎(chǔ)上,5月20日,美國商務(wù)部長Gina Raimondo籌備了一場峰會,邀請受全球芯片短缺影響的公司——包括最大芯片制造商和美國汽車制造商一同出席。希望將芯片供求雙方聚到一起解決問題。因此,從這些信息來看,該聯(lián)盟的第一要務(wù)空恐將是解決美國芯片供應(yīng)問題。
當(dāng)然,在過去幾年的制裁聲中,“缺芯少魂”早已成為中國科技產(chǎn)業(yè)的共識,獨立自主更是億萬國民的共同期待。而對于中國企業(yè)而言,夯實內(nèi)功是目前的重中之重。
今年早些時候,據(jù)彭博社報道,國家新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新中心總經(jīng)理原誠寅在接受采訪時表示,中國汽車產(chǎn)業(yè)缺芯可能會持續(xù)十年,然而這種短缺和目前行業(yè)存在的供應(yīng)短缺并沒有關(guān)系。由此可見,隨著國內(nèi)智能產(chǎn)業(yè)對于芯片需求的不斷提高,尤其是汽車行業(yè)未來長期存在大量產(chǎn)量缺口,這也意味著留給國內(nèi)芯片企業(yè)的市場空間十分巨大,國內(nèi)芯片企業(yè)也有較長時間與更多機會進行試錯。
當(dāng)然,我國政府與芯片企業(yè)也正在抓緊時間積極“備戰(zhàn)”。早在今年2月,工信部科技司就公布了《全國集成電路標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會籌建公示》。從籌建申請的委員單位名單來看,不僅包括海思半導(dǎo)體、大唐半導(dǎo)體、中星微電子等設(shè)計公司,還有國家集成電路創(chuàng)新中心、國家集成電路特色工藝及封裝測試創(chuàng)新中心等創(chuàng)新平臺及中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所、西安微電子技術(shù)研究所、清華大學(xué)、北京大學(xué)等科研院所,更有華為、騰訊、小米等以用戶名義申請的企業(yè),共計90家。該委員會一旦成立,則意味著中國芯片企業(yè)將在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的框架下生產(chǎn)產(chǎn)品,互相配合協(xié)作,加快芯片國產(chǎn)化的速度。
3月1日,中國工信部總工程師田玉龍則表示,中國高度重視芯片產(chǎn)業(yè),將在國家層面給予大力扶持。具體來看,國家將對芯片企業(yè)進一步擴大減稅力度,并利用國家大基金二期對重點項目繼續(xù)加大投資。
前段時間,國家統(tǒng)計局正式對外公布了一組關(guān)于 2021 年一季度國內(nèi)集成電路的產(chǎn)量數(shù)據(jù),僅在2021年3月份,國內(nèi)集成電路的產(chǎn)能就達到了驚人的290.9 億塊,同比增長37.4%。而在 2021 年第一季度,國內(nèi)累計生產(chǎn)了高達820.5億塊芯片產(chǎn)品,同比增長了62.1%。目前國產(chǎn)芯片的產(chǎn)能還在不斷地爬坡之中,并且在2021年一季度我國進口集成電路1552.7億個,同比增加33.6%。相對于芯片進口數(shù)據(jù)來看,生產(chǎn)增長率已經(jīng)大大超過了進口增長率,這也意味著國產(chǎn)芯片進入到了收獲期,國產(chǎn)芯片自給率正在不斷的提高之中。
半導(dǎo)體領(lǐng)域恐迎“軍備競賽”
事實上,不止中美兩國,包括歐洲以及日韓在內(nèi)都已計劃在半導(dǎo)體領(lǐng)域投入重金,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的“軍備競賽”一觸即發(fā)。
日前,韓國總統(tǒng)文在寅在三星電子平澤工廠舉行“K半導(dǎo)體戰(zhàn)略報告大會”,公布了旨在實現(xiàn)綜合半導(dǎo)體強國目標(biāo)的戰(zhàn)略規(guī)劃。文在寅表示,韓國除了鞏固存儲半導(dǎo)體世界第一的地位,還將爭取在系統(tǒng)半導(dǎo)體方面也成為世界第一,未來十年,韓國政府將攜手三星、SK海力士等153家韓國公司,投資510萬億韓元(約合4500億美元),將韓國打造成全球最大的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈。
日經(jīng)新聞此前報道稱,根據(jù)最早將于6月敲定的增長藍(lán)圖草案,日本政府將承諾擴大現(xiàn)有的2000億日元(約合18.4億美元)基金規(guī)模,以支持國內(nèi)芯片制造行業(yè),并幫助提振先進半導(dǎo)體的產(chǎn)出。根據(jù)方案計劃到2030年使日本在電動汽車使用的新一代功率半導(dǎo)體領(lǐng)域的全球份額提高到4成。
另外,根據(jù)外媒今年2月份報道,為降低歐洲半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對以亞洲為主的海外依存度,歐洲國家政府?dāng)M投資最高達500億歐元用于發(fā)放補助金或為企業(yè)提供支援,減少企業(yè)最終投資金額的20%至40%的負(fù)擔(dān)。另外有報道稱,歐盟正在考慮建立一個包括意法半導(dǎo)體、恩智浦半導(dǎo)體、阿斯麥和英飛凌等公司在內(nèi)的“芯片聯(lián)盟”,以便在全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈緊張的情況下減小進口依賴。
毫無疑問,加大投資已經(jīng)成為世界各國提振芯片產(chǎn)業(yè)的共識。在科技影響愈發(fā)深遠(yuǎn)的未來,芯片也將成為科技產(chǎn)業(yè)競爭的核心陣眼。